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除了原子操作之外,使用 std::atomic 還有哪些好處?

Susan Sarandon
發布: 2024-11-09 17:24:02
原創
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What are the benefits of using std::atomic beyond its atomic operations?

超越原子性:釋放std::atomic 的全部潛力

計算中原子性的概念是指作為不可分割的操作執行的操作單元,防止部分執行或其他執行緒的干擾。然而,對於 std::atomic,原子性超出了單純的原子操作範圍,涵蓋了整個物件。這種增強的概念確保多個執行緒可以同時操作 std::atomic 物件的實例,而不會觸發未定義的行為。

至關重要的是,std::atomic 提供了免於資料競爭的自由,這是多執行緒程式設計中的常見危險。這意味著即使一個執行緒寫入一個原子對象,而另一個執行緒從中讀取,結果也是明確定義的。此外,std::atomic 允許非原子記憶體存取的同步和排序,進一步增強對線​​程執行的控制。

在其實作中,std::atomic 包裝了先前使用特定於平台處理的遺留操作諸如互鎖函數(MSVC)或原子內建函數(GCC)之類的技術。這個抽象層簡化並標準化了不同平台上的原子操作。

超越重載:使用記憶體順序進行明確控制

雖然std::atomic 為方便起見提供了重載算術運算符,它還允許通過fetch_操作和記憶體順序進行更明確的控制。記憶體順序指定同步和排序約束,允許您根據特定用例的要求最佳化程式碼。例如,std::memory_order_seq_cst 確保嚴格的順序一致性,而 std::memory_order_relaxed 則跳過不必要的同步,減少開銷。

原子算術:更細緻的理解

相反根據您的假設“a = a 12”將作為單個原子操作執行,它實際上由加載、加法和存儲操作,每個原子本身。然而,賦值“=”不是原子的。要在這種情況下實現真正的原子性,您應該使用 = 重載運算子。

超越具有本機原子性的架構的好處

雖然某些架構可能為某些架構提供本機原子性操作時, std::atomic 保證所有平台上的原子性。這種一致性簡化了編碼,並且無需進行額外的檢查或特定於平台的考慮。

複雜同步:利用記憶體順序

std::atomic 的真正力量在於它能夠促進複雜的同步場景。如提供的程式碼片段中所示,可以利用 std::memory_order_release 和 std::memory_order_acquire 來確保不同線程中的寫入和讀取按所需順序執行。這種控制級別對於設計高效可靠的多執行緒應用程式至關重要。

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來源:php.cn
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